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电激励连续波泛频氟化氢化学激光器的实验研究

周琼  
【摘要】: 本文从HF化学激光的基本原理出发,比较分析了HF(v, J)分子的泛频激射和基频激射的异同,指出实现泛频HF激光的困难在于对基频振荡的抑制,关键是实现腔镜对HF激光泛频波段(1.3-1.4μm)的高反射率和基频波段(2.5-3.0μm)的高透射率。本文以一台电激励连续波HF化学激光器作为研究平台,结合HF基频出光实验数据,估算出激光器内的HF基频的小信号增益系数范围为0.04cm-1~0.055cm-1,根据基频和泛频增益系数的关系,推算出泛频小信号增益系数范围为0.04%cm-1~0.55%cm-1;利用振荡阈值条件选取腔镜膜层反射率,并参考国外泛频HF化学激光器的腔镜参数,加工了镀有波段选择性膜层的腔镜并进行了实验研究,腔镜的反射率参数如下:全反镜在泛频波段反射率R199%,基频波段反射率R1′2%;输出耦合镜在泛频波段反射率R2≈98%,基频波段反射率R2′2%。 实验在H2喷注孔下游1mm的光轴位置处获得了3.5W的泛频HF激光,泛频效率为10%,谱线成分为P20(6)和P20(7),同时伴有0.7W的基频输出,60cm处光斑尺寸为10mm×7mm;重复泛频出光实验时获得W级的基频输出,谱线成分为P2(3)和P2(4);改变光轴位置到H2喷注孔下游0.5mm和2mm处仅得到基频输出,0.5mm处的功率为2W,谱线成分为P2(4)和P2(5);2mm处的功率为4W,谱线成分为P2(4)或P2(5);将氟源换成SF6后激光器没有获得激光输出。对实验结果的分析表明,无法重复获得泛频输出的原因主要是腔镜膜层的退化。


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